半導(dǎo)體封裝測(cè)試_百度文庫(精)

1、半導(dǎo)體封裝測(cè)試半導(dǎo)體生產(chǎn)流程由晶圓制造、晶圓測(cè)試、芯片封裝和封裝后測(cè)試組成。半導(dǎo)體 封裝測(cè)試是指將通過測(cè)試的晶圓按照產(chǎn)品型號(hào)及功能需求加工得到獨(dú)立芯片的過 程。目錄過程形式高級(jí)封裝實(shí)現(xiàn)封裝面積最小化表面貼片封裝降低PCB設(shè)計(jì)難度插入式封裝主要針對(duì)中小規(guī)模集成電路相關(guān)鏈接過程形式高級(jí)封裝實(shí)現(xiàn)封裝面積最小化表面貼片封裝降低PCB設(shè)計(jì)難度插入式封裝主要針對(duì)中小規(guī)模集成電路相關(guān)鏈接展開過程封裝過程為：來自晶圓前道工藝的晶圓通過劃片工藝后，被切割為小的晶片（Die, 然后將切割好的晶片用膠水貼裝到相應(yīng)的基板 （引線框架架的小島上，再利用超細(xì)的 金屬（金、錫、銅、鋁導(dǎo)線或者導(dǎo)電性樹脂將晶片的接合焊盤（Bo

2、nd Pad連接到基板的相應(yīng)引腳（Lead,并構(gòu)成所要求的電路；然后再對(duì)獨(dú)立的晶片用塑料外殼加以封裝保 護(hù)，塑封之后，還要進(jìn)行一系列操作，如后固化（Post Mold Cure、切筋和成型（Trim&Form、電鍍（Plating以及打印等工藝。封裝完成后進(jìn)行成品測(cè)試，通常經(jīng) 過入檢（Incoming、測(cè)試（Test和包裝（Packing等工序，最后入庫出貨。典型的封裝工 藝流程為：劃片裝片鍵合塑封去飛邊電鍍打印切筋和成型外觀檢查成品測(cè)試包裝出 貨。編輯本段形式半導(dǎo)體器件有許多封裝形式，按封裝的外形、尺寸、結(jié)構(gòu)分類可分為引腳插入 型、表面貼裝型和高級(jí)封裝三類。從 DIP、SOP、QFP

3、、PGA、BGA到CSP再至U SIP,技術(shù)指標(biāo)一代比一代先進(jìn)?？傮w說來，半導(dǎo)體封裝經(jīng)歷了三次重大革新：第一次 是在上世紀(jì)80年代從引腳插入式封裝到表面貼片封裝，它極大地提高了印刷電路板 上的組裝密度；第二次是在上世紀(jì)90年代球型矩陣封裝的出現(xiàn)，滿足了市場(chǎng)對(duì)高引腳 的需求，改善了半導(dǎo)體器件的性能；芯片級(jí)封裝、系統(tǒng)封裝等是現(xiàn)在第三次革新的產(chǎn) 物，其目的就是將封裝面積減到最小。編輯本段高級(jí)封裝實(shí)現(xiàn)封裝面積最小化芯片級(jí)封裝CSP幾年之前封裝本體面積與芯片面積之比通常都是幾倍到幾十倍，但近幾年來有 些公司在BGA、TSOP的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)而使得封裝本體面積與芯片面積之比逐 步減小到接近1的水平，所以就

4、在原來的封裝名稱下冠以芯片級(jí)封裝以用來區(qū)別以前的封裝。就目前來看，人們對(duì)芯片級(jí)封裝還沒有一個(gè)統(tǒng)一的定義，有的公司將封裝 本體面積與芯片面積之比小于2的定為CSP,而有的公司將封裝本體面積與芯片面 積之比小于1.4或1.2的定為CSP。目前開發(fā)應(yīng)用最為廣泛的是 FBGA和QFN等, 主要用于內(nèi)存和邏輯器件。就目前來看，CSP的引腳數(shù)還不可能太多，從幾十到一百 多。這種高密度、小巧、扁薄的封裝非常適用于設(shè)計(jì)小巧的掌上型消費(fèi)類電子裝 置。CSP封裝具有以下特點(diǎn)：解決了 IC裸芯片不能進(jìn)行交流參數(shù)測(cè)試和老化篩選的 問題;封裝面積縮小到BGA的1/4至1/10;延遲時(shí)間縮到極短；CSP封裝的內(nèi)存顆粒 不

5、僅可以通過PCB板散熱，還可以從背面散熱，且散熱效率良好。就封裝形式而言， 它屬于已有封裝形式的派生品，因此可直接按照現(xiàn)有封裝形式分為四類：框架封裝形 式、硬質(zhì)基板封裝形式、軟質(zhì)基板封裝形式和芯片級(jí)封裝。多芯片模塊MCM20世紀(jì)80年代初發(fā)源于美國(guó)，為解決單一芯片封裝集成度低和功能不夠完善的 問題，把多個(gè)高集成度、高性能、高可靠性的芯片，在高密度多層互聯(lián)基板上組成多 種多樣的電子模塊系統(tǒng)，從而出現(xiàn)多芯片模塊系統(tǒng)。它是把多塊裸露的 IC芯片安裝 在一塊多層高密度互連襯底上，并組裝在同一個(gè)封裝中。它和CSP封裝一樣屬于已 有封裝形式的派生品。多芯片模塊具有以下特點(diǎn)：封裝密度更高，電性能更好，與等效

6、的單芯片封裝相比 體積更小。如果采用傳統(tǒng)的單個(gè)芯片封裝的形式分別焊接在印刷電路板上 ，則芯片 之間布線引起的信號(hào)傳輸延遲就顯得非常嚴(yán)重，尤其是在高頻電路中，而此封裝最大的優(yōu)點(diǎn)就是縮短芯片之間的布線長(zhǎng)度，從而達(dá) 到縮短延遲時(shí)間、易于實(shí)現(xiàn)模塊高速化的目的。WLCSP此封裝不同于傳統(tǒng)的先切割晶圓，再組裝測(cè)試的做法，而是先在整片晶圓上進(jìn)行 封裝和測(cè)試然后再切割。它有著更明顯的優(yōu)勢(shì)：首先是工藝大大優(yōu)化，晶圓直接進(jìn)入 封裝工序，而傳統(tǒng)工藝在封裝之前還要對(duì)晶圓進(jìn)行切割、分類 ；所有集成電路一次封 裝,刻印工作直接在晶圓上進(jìn)行，設(shè)備測(cè)試一次完成，有別于傳統(tǒng)組裝工藝；生產(chǎn)周期 和成本大幅下降，芯片所需引腳數(shù)減少

7、，提高了集成度；引腳產(chǎn)生的電磁干擾幾乎被消 除，采用此封裝的內(nèi)存可以支持到 800MHz的頻率，最大容量可達(dá)1GB,所以它號(hào)稱是 未來封裝的主流。它的不足之處是芯片得不到足夠的保護(hù)。編輯本段表面貼片封裝降低PCB設(shè)計(jì)難度表面貼片封裝是從引腳直插式封裝發(fā)展而來的，主要優(yōu)點(diǎn)是降低了 PCB電路板 設(shè)計(jì)的難度，同時(shí)它也大大降低了其本身的尺寸大小。用這種方法焊上去的芯片 ，如 果不用專用工具是很難拆卸下來的。表面貼片封裝根據(jù)引腳所處的位置可分為:Single-ended I腳在一面、Dual（弓I腳在兩邊、Quad© I腳在四邊、Bottom（引腳在 下面、BGA（引腳排成矩陣結(jié)構(gòu)及其他。S

8、ingle-ended此封裝形式的特點(diǎn)是引腳全部在一邊，而且引腳的數(shù)量通常比較少。它又可分 為:導(dǎo)熱型,像常用的功率三極管，只有三個(gè)引腳排成一排，具上面有一個(gè)大的散熱 片;COF是將芯片直接粘貼在柔性線路板上（現(xiàn)有的用Flip-Chip技術(shù),再經(jīng)過塑料包 封而成，它的特點(diǎn)是輕而且很薄，所以當(dāng)前被廣泛用在液晶顯示器（LCD上,以滿足 LCD分辨率增加的需要。其缺點(diǎn)一是 Film的價(jià)格很貴，二是貼片機(jī)的價(jià)格也很貴。Dual此封裝形式的特點(diǎn)是引腳全部在兩邊，而且引腳的數(shù)量不算多。它的封裝形式 比較多，又可細(xì)分為SOT、SOP、SOJ、SSOP、HSOP及其他。SOT 系歹U主要有 SOT-23、SO

9、T-223、SOT25、SOT-26、SOT323、SOT-89等。當(dāng)電子產(chǎn)品尺寸不斷縮小時(shí)，其內(nèi)部使用的半導(dǎo)體器件也必須變小，更小的半導(dǎo)體器件使得電子產(chǎn)品能夠更小、更輕、更便攜，相同尺寸包含的功能更多SOT封裝既大大降低了高度，又顯著減小了 PCB占用空間。小尺寸貼片封裝SOP飛利浦公司在上世紀(jì)70年代就開發(fā)出小尺寸貼片封裝SOP,以后逐漸派生出 SOJ（J型引腳小外形封裝、TSOP她小外形封裝、VSOP（甚小外形封裝、SSOP縮小 型SOP、TSSOP褲的縮小型SOP及SOT（小外形晶體管、SOIC（小外形集成電路 等。SOP引腳數(shù)在幾十個(gè)之內(nèi)。薄型小尺寸封裝TSOP它與SOP的最大區(qū)別在

10、于其厚度很薄，只有1mm,是SOJ的1/3;由于外觀輕薄 且小，適合高頻使用。它以較強(qiáng)的可操作性和較高的可靠性征服了業(yè)界，大部分的SDRAM內(nèi)存芯片都是采用此TSOP封裝方式。TSOP內(nèi)存封裝的外形呈長(zhǎng)方形，且 封裝芯片的周圍都有I/O弓I腳。在TSOP封裝方式中，內(nèi)存顆粒是通過芯片引腳焊在 PCB板上的，焊點(diǎn)和PCB板的接觸面積較小，使得芯片向PCB板傳熱相對(duì)困難。而 且TSOP封裝方式的內(nèi)存在超過150MHz后,會(huì)有很大的信號(hào)干擾和電磁干擾。J形引腳小尺寸封裝SOJ引腳從封裝主體兩側(cè)引出向下呈 J字形，直接粘著在印刷電路板的表面，通常為 塑料制品多數(shù)用于DRAM和SRAM等內(nèi)存LSI電路,

11、但絕大部分是DRAM。用 SOJ封裝的DRAM器件很多都裝配在SIMM上。引腳中心距1.27mm,引腳數(shù)從20至40不等。四邊引腳扁平封裝QFPQFP是由SOP發(fā)展而來，其外形呈扁平狀，引腳從四個(gè)側(cè)面引出，呈海鷗翼（L型， 鳥翼形引腳端子的一端由封裝本體引出，而另一端沿四邊布置在同一平面上。它在 印刷電路板（PWB上不是靠引腳插入PWB的通孔中，所以不必在主板上打孔，而是采 用SMT方式即通過焊料等貼附在 PWB上，一般在主板表面上有設(shè)計(jì)好的相應(yīng)管腳的焊點(diǎn)，將封裝各腳對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)的焊點(diǎn)，即可實(shí)現(xiàn)與主板的焊接。因此，PWB兩面可以 形成不同的電路，采用整體回流焊等方式可使兩面上搭載的全部元器件一次鍵

12、合完 成，便于自動(dòng)化操作，實(shí)裝的可靠性也有保證。這是目前最普遍采用的封裝形式。此種封裝引腳之間距離很小、管腳很細(xì)，一般大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路采用 這種封裝形式。具引腳數(shù)一般從幾十到幾百，而且其封裝外形尺寸較小、寄生參數(shù) 減小、適合高頻應(yīng)用。該封裝主要適合用 SMT表面安裝技術(shù)在PCB上安裝布線。 但是由于QFP的引線端子在四周布置，且伸出PKG之外，若引線間距過窄，引線過細(xì), 則端子難免在制造及實(shí)裝過程中發(fā)生變形。當(dāng)端子數(shù)超過幾百個(gè)，端子間距等于或 小于0.3mm時(shí),要精確地搭載在電路圖形上，并與其他電路組件一起采用再流焊一次 完成實(shí)裝，難度極大，致使價(jià)格劇增，而且還存在可靠性及成品率方面的

13、問題。采用 J 字型引線端子的PLCC等可以緩解一些矛盾，但不能從根本上解決QFP的上述問 題。由QFP衍生出來的封裝形式還有 LCCC、PLCC以及TAB等。此封裝的基材有陶瓷、金屬和塑料三種。從數(shù)量上看 ，塑料封裝占絕大部分，當(dāng) 沒有特別表示出材料時(shí)，多數(shù)情況為塑料QFP。塑料QFP是最普及的多引腳LSI封 裝。QFP封裝的缺點(diǎn)是：當(dāng)引腳中心距小于0.65mm時(shí),引腳容易彎曲。為了防止引 腳變形，現(xiàn)已出現(xiàn)了幾種改進(jìn)的QFP品種。塑料四邊引腳扁平封裝PQFP芯片的四周均有引腳，其引腳數(shù)一般都在100以上，而且引腳之間距離很小，管腳 也很細(xì)，一般大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路采用這種封裝形式。用這種

14、形式封裝的芯 片,必須采用表面安裝設(shè)備技術(shù)（SMT將芯片邊上的引腳與主板焊接起來。PQFP封 裝適用于SMT表面安裝技術(shù)在PCB上安裝布線,適合高頻使用，它具有操作方便、 可靠性高、芯片面積與封裝面積比值較小等優(yōu)點(diǎn)。帶引腳的塑料芯片載體PLCC。它與LCC相似，只是引腳從封裝的四個(gè)側(cè)面引 出，呈丁字形，是塑料制品。引腳中心距1.27mm,引腳數(shù)從18到84。J形引腳不易變 形，比QFP容易操作，但焊接后的外觀檢查較為困難。它與 LCC封裝的區(qū)別僅在于前者用塑料，后者用陶瓷，但現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)用陶瓷制作的J形引腳封裝和用塑料制作 的無引腳封裝。無引腳芯片載體LCC或四側(cè)無引腳扁平封裝QFN。指陶瓷基

15、板的四個(gè)側(cè)面只 有電極接觸而無引腳的表面貼裝型封裝。由于無引腳 ，貼裝占有面積比QFP小，高度 比QFP低，它是高速和高頻IC用封裝。但是，當(dāng)印刷基板與封裝之間產(chǎn)生應(yīng)力時(shí)，在 電極接觸處就不能得到緩解，因此電極觸點(diǎn)難于做到QFP的引腳那樣多，一般從14 到100左右。材料有陶瓷和塑料兩種，當(dāng)有LCC標(biāo)記時(shí)基本上都是陶瓷 QFN,塑料 QFN是以玻璃環(huán)氧樹脂為基板基材的一種低成本封裝。球型矩P$封裝BGABGA封裝經(jīng)過十幾年的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用化階段，目前已成為最熱門的封裝。隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，對(duì)集成電路的封裝要求越來越嚴(yán)格。這是因?yàn)榉庋b 關(guān)系到產(chǎn)品的性能，當(dāng)IC的頻率超過100MHz時(shí),傳統(tǒng)

16、封裝方式可能會(huì)產(chǎn)生所謂的交 調(diào)噪聲"Cross-Talk Noise"現(xiàn)象,而且當(dāng)IC的管腳數(shù)大于208腳時(shí)，傳統(tǒng)的封裝方式有 其難度。因此，除使用QFP封裝方式外，現(xiàn)今大多數(shù)的高腳數(shù)芯片皆轉(zhuǎn)而使用 BGA 封裝。BGA一出現(xiàn)便成為CPU、高引腳數(shù)封裝的最佳選擇。BGA封裝的器件絕大 多數(shù)用于手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)及通信設(shè)備、數(shù)碼相機(jī)、微機(jī)、筆記本計(jì)算機(jī)、PAD和各類平板顯示器等高檔消費(fèi)市場(chǎng)。BGA封裝的優(yōu)點(diǎn)有：1.輸入輸出引腳數(shù)大大增加，而且引腳間距遠(yuǎn)大于QFP加上 它有與電路圖形的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)功能，從而提高了組裝成品率；2.雖然它的功耗增加，但能 用可控塌陷芯片法焊接，它的電熱性能從而

17、得到了改善，對(duì)于集成度很高和功耗很大的芯片，采用陶瓷基板，并在外殼上安 裝 微型排風(fēng)扇散熱，從而可達(dá)到電路的穩(wěn)定可靠工作； 3.封裝本體厚度比 普通QFP 減少1/2以上，重量減輕3/4以上；4.寄生參數(shù)減小，信號(hào)傳輸 延遲小，使用頻率 大大提高；5.組裝可用共面焊接，可靠性高。 BGA封裝的不足之處：BGA封裝仍 與QFP、PGA 一樣，占用基板面積過 大；塑料BGA封裝的翹曲問題是其主要缺陷，即錫球的共面性問題。共面 性的標(biāo)準(zhǔn)是為了減小翹曲，提高 BGA封裝的特 性，應(yīng)研究塑料、粘片膠和 基板材料，并使這些材料最佳化。同時(shí)由于基板的成 本高，而使其價(jià)格很 高。小型球型矩陣封裝Tiny-BG

18、A它與BGA封裝的區(qū)別在于 它減少了芯片的面積，可以看成是超小型的BGA封裝，但它與BGA封裝比卻有三大進(jìn)步：由于封裝本體減小，可以提高印刷電路板的組裝密集度；芯片與基板連接的路徑更短，減小了電磁干擾 的噪音，能適合更高的工作頻率；具有更好的 散熱性能。微型球型矩陣封裝mBGAo它是BGA的改進(jìn)版，封裝本體呈正方 形，占用面積更小、連接短、電氣性能好、不易受干擾，所以這種封裝會(huì)帶來更 好的散熱及超頻性能，但制造成本極高。編輯本段插入式封裝主要針對(duì)中小規(guī)模集成電路引腳插入式封裝。此封裝形式有引腳出來，并將引腳直接插入印刷電路板中，再由浸錫法進(jìn)行波峰焊接，以實(shí)現(xiàn)電路連接和機(jī)械固定。由于引腳直徑和間

19、距都不能太細(xì)，故印刷電路板上的通孔直徑、間距乃至布線都不能太細(xì)，而且它只用到印刷電路板的一面，從而難以實(shí)現(xiàn)高密度封裝。它又可分為引腳在一端的封裝形式（Single ended.引腳在兩端的封裝形 式（Double ended和弓I腳矩陣封裝 （Pin Grid Array。引腳在一端的封裝形式大概又可分為三極管的封裝形式和單列直 插封裝形式。典型的三極管引腳插入式封裝形式有 TO-92、TO-126、TO-220、 TO-251、TO-263等，主要作用是信號(hào)放大和電源穩(wěn)壓。單列直插式封裝SIP引腳只從封裝的一個(gè)側(cè)面引出，排列成一條直線，引腳中心距通常為2.54mm,引腳數(shù)最多為二三十，當(dāng)裝配

20、到印刷基板上時(shí)封裝呈側(cè)立狀。其吸引人之處在于只占據(jù)很少的電路板面積，然而在某些體系中，封閉式的電路板限制了 SIP封裝的高度和應(yīng)用，加上沒有足夠的引腳，性能不能令人滿意。多數(shù)為定制產(chǎn)品，它的封裝形狀還有 ZIP和SIPH。引腳在兩端的封裝形式 大概又可分為雙列直插式封裝、形雙列直插式Z封裝和收縮型雙列直插式封裝 等。雙列直插式封裝DIP絕大多數(shù)中小規(guī)模集成電路均采用這種封裝形式，具引 腳數(shù)一般不超 過100。DIP封裝的芯片有兩排引腳，分布于兩側(cè)，且呈直線平行布 置，引腳間距為2.54mm,需要插入到具有DIP結(jié)構(gòu)的芯片插座上。當(dāng)然,也可以 直接插在有相同焊孔數(shù)和幾何排列的電路板上進(jìn)行焊接。此

21、封裝的芯片在從芯片插座上插拔時(shí)應(yīng)特別小心，以免損壞管腳。它的封裝結(jié)構(gòu)形式有：多層陶瓷雙列直插式DIP、單層陶瓷雙列直插式DIP、引線框架式DIP等。此封裝具有以下特 點(diǎn)：1.適合在印刷電路板（PCB上穿孔焊接，操作方便。2.芯片面積與封裝面積之 間的比值較大，故體積也較大。3.除其外形尺寸 及引腳數(shù)之外，并無其他特殊要 求。帶散熱片的雙列直插式封裝 DIPH主要是為功耗大于2W的器件增加的。Z 形雙列直插式封裝ZIP它與DIP并無實(shí)質(zhì)區(qū)別，只是引腳呈 Z狀排列，其目的是 為了增加引腳的數(shù)量，而引腳的間距仍為 2.54mm。陶瓷Z形雙列直插式封裝 CZIP與ZIP外形一樣，只是用陶瓷材料封裝。收

22、縮型雙列直插式封裝 SKDIP。形狀與DIP相同，但引腳中心距為1.778mm小于DIP（2.54mm,引腳數(shù)一般不超過 100,材料有陶瓷和塑料兩 種。引腳矩陣封裝PGA它是在DIP的基礎(chǔ)上，為適應(yīng) 高速度、多引腳化（提高組裝密度而出現(xiàn)的。此封裝其引腳不是單排或雙排，而是 在整個(gè)平面呈矩陣排布，在芯 片的內(nèi)外有多個(gè)方陣形的插針，每個(gè)方陣形插針沿 芯片的四周間隔一定距 離排列，與DIP相比，在不增加引腳間距的情況下，可以 按近似平方的關(guān) 系提高引腳數(shù)。根據(jù)引腳數(shù)目的多少，可以圍成2圈-5圈，其引腳的間距 為2.54mm,引腳數(shù)量從幾十到幾百。PGA封裝具有以下特點(diǎn)：1.插拔 操作更方便，可靠性

23、高；2.可適應(yīng)更高 的頻率;3.如采用導(dǎo)熱性良好的陶瓷基板，還 可適應(yīng)高速度、大功率器件要 求;4.由于此封裝具有向外伸出的引腳，一般采用插 入式安裝而不宜采用表 面安裝;5.如用陶瓷基板，價(jià)格又相對(duì)較高，因此多用于較 為特殊的用途。它又分為陳列引腳型和表面貼裝型兩種。陳列引腳型PGA是插裝型封裝，其底面的垂直引腳呈陳列狀排列。封裝材料基本上都采用多層陶瓷基板（在未專門表示出材料名稱的情況下，多數(shù)為陶瓷PGA,用于高速大規(guī)模邏輯LSI電路，成本較高。引腳中心距通常為 2.54mm,引腳數(shù)從幾十到500左 右，引腳長(zhǎng)約3.4mm。為了降低成本，封裝基材可用玻 璃環(huán)氧樹脂印刷基板代 替，也有64256引腳的塑料PGA。表面貼裝型PG